反应性膨胀型阻燃剂制备及阻燃hdpe的研究论文

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1、摘要高密度聚乙烯(HDPE)是一种大品种通用塑料，由于其良好的综合性能，被广泛用于生产生活的很多方面。但是由于其氧指数低，易燃，燃烧速度快且产生大量的熔滴，从而带来较大的火灾隐患，因此，对HDPE阻燃的研究显得格外重要。随着目前阻燃领域绿色环保的呼声日益高涨，传统的卤系阻燃剂被许多国家禁止使用，丌发环保的无卤阻燃高密度聚乙烯具有重要意义。膨胀型阻燃剂(IFR)具有无毒，无熔滴，发烟少等优点而受到广泛关注，近年来膨胀型阻燃剂在阻燃领域的应用取得了明显的效果，特别是用于聚烯烃阻燃。但是其也存在与基体相容性差，易吸湿，往往导致聚烯烃基复合材料力学性

2、能明显下降等问题。针对膨胀型阻燃体系存在问题，本工作先从分子设计出发，设计一种集炭源，酸源和气源于一体的大分子阻燃剂为基体，使其带上可以和HDPE反应的双键官能团，使阻燃剂能键接在HDPE大分子上，从而改善阻燃剂分子和HDPE的相容性；为了进一步增强rlFR和HDPE的界面结合，再采用硅氧烷偶联剂对rlFR进行表面改性。将rIFR与HDPE进行热机械反应性共混，在熔融挤出的过程中使rlFR和HDPE发生化学反应，形成结合力强的适度柔性界面，制备出具有良好阻燃效果且力学性能较良的HDPE基复合材料。对rlFR的合成工艺、化学结构、热稳定性和HD

3、PE／rlFR复合材料的化学结构、形态结构、阻燃性能、力学性能、熔体流动性、阻燃机理等进行了研究。得到以下主要结果和结论：(1)磷酸和季戊四醇按照摩尔比为2．5：1，得到中间体PEDP；PEDP与三聚氰胺(MA)、丙烯酰胺改性三聚氰胺．脲醛树脂(MUF．AM)的摩尔比为1／1／1时，制备得到的反应性膨胀型阻燃剂rlFR的收率达到56．5％，残炭率为47．52％。(2)rlFR起始分解温度为220℃，其分解温度区间也覆盖了HDPE热分解温度范围，与HDPE的加工及热降解温度相匹配。(3)rlFR和HDPE基体形成了化学键连接，改善了两相的相容性

4、。(4)随着rlFR含量的增加，HDPE／rlFR复合材料的极限氧指数LOI逐渐提高，水平燃烧速度逐渐降低，当rlFR由0wt％增加到30wt％，LOI由18．5％提高到24．5％，水平燃烧速率由33．6mm／min降低到21mrn／rnin：对rlFR进行表面处理使复合材料的阻燃性能稍有降低，而偶联剂用量对阻燃性能影响不大。I摘要(5)随着dFR含量的增加，HDPE／rlFR复合材料的拉伸屈服应力(TYS)基本不变，弯曲弹性模量(FM)逐渐提高，悬臂梁缺口冲击强度(NHS)逐渐降低，当rlFR含量为30wt％时，复合材料FM提高到纯HDPE

5、的1．40倍，TYS和NIIS分别为原料HDPE的104％，71％；采用硅氧烷偶联剂对rlFR进行表面改性后，复合材料的NIIS随着偶联剂用量的增加先增加然后基本保持不变，而TYS和FM变化不大，当偶联剂用量为rlFR的2．5wt％时，复合材料NIIS、TYS和FM分别为原料HDPE的95％，104％和140％。(6)HDPE／rIFR在燃烧时能形成膨胀型炭层，但是由于炭层不够致密牢固，导致火焰能透过炭层，引燃内层基体，使材料持续燃烧，因而阻燃性能有限。关键词：高密度聚乙烯；反应性膨胀型阻燃剂；表面改性；阻燃性能；阻燃机理；力学性能abstr

6、actAbstractHi曲DensityPolyethylene(HDPE)hasbeenwidelyusedinmanyfieldsasgeneralplasticduetoitsgoodcomprehensiveproperties．However,thereisahiddenfiretroublebecauseitisratherflammablewithlowlimitedoxygenindex(LOI)，theburningistoofastandwillgeneratealotofmeltdripping，thusitispar

7、ticularlyimportanttodoresearchonresistingflammabilityofHDPE．Asmoreandmorerequiresofenvironmentalprotectioninflame—retardantfieldandforbiduseofconventionalhalogen-containingflameretardants，theresearchofhalogen-freeflameretardantHDPEisofimportantvalue．Agreatdealofattentionhas

8、beenpaidtointumescentflameretardants(IFRs)duetotheyhaveadvantageslikenotoxicity,le